DE60129880T2

DE60129880T2 - Kontinuierliches Desinfektionsverfahren gegen Legionellosis in Warmwasserversorgungseinrichtungen

Info

Publication number: DE60129880T2
Application number: DE60129880T
Authority: DE
Inventors: Pierre Lacaze; Mouloud Hendou; Jean-Claude Collin
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN; Lacaze SA
Current assignee: Lacaze Sa Leyme Fr; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: FR2809099A1; EP1156013B1; ES2291281T3; FR2809099B1; ATE370100T1; EP1156013A1; DE60129880D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Desinfektion und die Bekämpfung von Legionellose in Einrichtungen zur Warmwasserspeicherung und -bereitung und in Warmwasserverteilungskreisanordnungen.
In der vorliegenden Erfindung werden die medizinischen Leiden, welche durch die Bakterie Legionella pulmophila und durch andere Bakterien derselben Art hervorgerufen werden, auf generische Weise „Legionellose" genannt (siehe insbesondere La Recherche Nr. 141, Februar 1983, S. 146)
Es sind Bereitungsvorrichtungen für ungebundenes Chlor aus Elektrolyten, die aus Wasser und Salzen (zum Beispiel Natriumchlorid) in starken Salzkonzentrationen (zum Beispiel von 65 bis 150 g/l) zusammengesetzt sind, bekannt.
Es sind auch Elektrolysevorrichtungen mit getrennten Kammern bekannt, die dazu bestimmt sind, eine Lösung aus Wasser und Salzen mit Erhalt von gasförmigem molekularem Chlor (Cl₂) in den anodischen Kammern elektrochemisch umzuwandeln.
Diese Arten von Installationen sind im Hinblick auf ihre Speicherung und einen Desinfektionsvorgang auf diskontinuierliche Weise zur Herstellung von Lösungen, die ungebundenes Chlor enthalten, oder zur Herstellung von gasförmigem Chlor bestimmt. Um gute Umwandlungsleistungen zu erhalten, wird außerdem die Elektrolytlösung im elektrolytischen Reaktor wiederverwertet, was die Benutzung dieser Techniken zur kontinuierlichen Einspeisung des ungebundenen Chlors in Wasser verhindert.
Die in diesen Vorrichtungen benutzten Elektrolytlösungen (die stark mit Salz beladen sind) erbringen nach der elektrochemischen Umwandlung Produkte, welche 30 bis 70 g/l Chlorid enthalten. Die Benutzung dieser Produkte zur Desinfektion und gegen Legionellose in Einrichtungen zur Warmwasserspeicherung und -bereitung und in Warmwasserverteilungskreisen bereitet Probleme mit Korrosion, welche mit der Chloridzuwachsrate im Wasser nach der Einspeisung dieser Produkte zusammenhängen.
Es sei jedoch auch darauf hingewiesen, dass die Lösungen, welche aus den vorher erwähnten elektrolytischen Techniken hervorgehen, durch einen alkalihaltigen pH-Wert gekennzeichnet sind, der nicht für die Bildung des aktiven ungebundenen Chlors und der keimtötenden Wirkung förderlich ist.
Auf dem Gebiet der Bekämpfung von Legionellose ist auch die diskontinuierliche Behandlung durch Einspeisung des marktgängigen ungebundenen Chlors bekannt.
Bekannt ist die Behandlung gegen Legionellose, die durch die Zugabe von Chlordioxid, das in Reaktoren durch die Wirkung der Säure auf Chlorit erzeugt wird, verwirklicht wird.
Experimente zeigen, dass diese Behandlungen aufgrund der Akklimatisierung der Bakterie in diesen Medien unbefriedigend sind.
Schließlich berichtet der Stand der Technik auch über eine gelegentliche Krankheitskeime abtötende Behandlung durch Wärmeschock bei 70 °C während einer halben Stunde, wobei diese Behandlung in keinem Fall die permanente Abwesenheit der Bakterie im Wasser sicherstellt.
Das Dokument EP 0594020 A1 beschreibt eine Heizanlage für Wasser zum sanitären Gebrauch und zur Eliminierung von Legionellen unter keimfreien Bedingungen in eine Richtung, umfassend eine Verteilerleitung, eine Zirkulationsleitung und eine Desinfektionsleitung des Wassers mit einer Temperatur im Bereich von 65-70 °C.
Dagegen bietet das Verfahren der vorliegenden Erfindung den Vorteil, dass die Anwesenheit des ungebundenen Chlors im verteilten warmen Wasser permanent sichergestellt werden kann, was eine permanente vorbeugende Wirkung insbesondere in den Verteilerleitungen induziert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist also ein kontinuierliches Desinfektionsverfahren gegen Legionellose in Einrichtungen zur Warmwasserspeicherung und -bereitung und in Warmwasserverteilungskreisen, umfassend:

– einen Abschnitt (B) mit permanentem Wärmeschock, der die Krankheitskeime abtötende und vorbeugende Funktion gegen Legionellose sicherstellt, wobei ein Wasseraufnahme- und ein Vorwärmebehälter, ein Warmeschockbehälter bei einer Temperatur von 85 °C bis 109 °C und ein Wärmeaustauschmittel, wie in Anspruch 1 definiert, verwirklicht wird;
– möglicherweise die permanente Einspeisung in das eingeleitete Wasser in Abschnitt (B) einer Menge einer Elektrolytlösung, die durch eine kontinuierliche Elektrochlorierung erhalten wird, welche in einem Abschnitt (A) zur Herstellung ungebundenen Chlors mittels Elektrolyse geführt wird (wobei die Anwesenheit von ungebundenem Chlor im warmen Wasser bei einer Konzentration von ungefähr 1 bis 2 mg/l sichergestellt ist);
– wobei das Verfahren auch einen Abschnitt (C) zur permanenten Elektrolyse umfassen kann, welche durch aufgezwungenen Strom den kathodischen Schutz gegenüber der Korrosion der Behälter, die in Abschnitt (B) benutzt werden, und die kontinuierliche Erzeugung des ungebundenen Chlors inmitten der Behälter sicherstellt, um die Dismutationswirkung des ungebundenen Chlors, welche durch die erhöhten Temperaturen begünstigt wird, auszugleichen.

Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit den angehängten 1 bis 4 im Folgenden genauer beschrieben, wobei:
1 das allgemeine Schema des Abschnitts (B) des Verfahrens nach der Erfindung, sowie des Abschnitts (A) zeigt;
2A die Kathode und 2B die Anode des Elektrolysereaktors der Vorrichtung zur Herstellung des ungebundenen Chlors, das in Abschnitt (A) benutzt wird, schematisch darstellt;
3 die Gleichgewichte HClO und ClO^– (spezifischer Prozentsatz der Verteilung in Abhängigkeit vom pH-Wert) darstellt; und
4 ein Beispiel zur Regelung der Intensität des Stroms (I) im Elektrolysereaktor des Abschnitts (A) in Abhängigkeit der Menge des zu behandelnden Wassers (D) zeigt.
Im Betriebsabschnitt (B), welcher die Hauptaufgabe der Erfindung ausmacht, erfährt das Wasser, das ungebundenes Chlor enthalten kann, zum Beispiel nach der Einspeisung einer Elektrolytlösung, wie durch die Elektrolyse in Abschnitt (A), wie später beschrieben wird, erzeugt, kontinuierlich einen Wärmeschock bei einer Temperatur, die von 85 °C bis 109 °C reichen kann, was eine kontinuierliche und totale Desinfektion und Sterilisation des Wassers sicherstellt.
Nach diesem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung verwirklicht, die einen Wasseraufnahmebehälter umfasst, gegebenenfalls mit ungebundenem Chlor rektifiziert, einen weiteren Wärmeschockbehälter, einen Wärmetauscher, ein Misch- und Verteilungsventil, Mittel zum Messen der Verteilungstemperatur, Mittel zum Regeln der Verteilungstemperatur von Warmwasser, wie in Anspruch 10 definiert.
Der Behandlungskreis zur Verwirklichung dieses Abschnitts (B) kann als Anhaltspunkt und in keiner Weise einschränkend auf folgende Weise schematisiert werden:
Das Wasser des Leitungsnetzes wird, möglicherweise nachdem es einen dauernden Zusatz an ungebundenem Chlor erfuhr, im Aufnahmebehälter unter einem Druck, der zum Beispiel bis zu 10 bar betragen kann, aufgenommen, wobei der Behälter als Zwischenspeicher und Vorwärmung durch Wärmeaustausch mit dem Wasser, das im Wärmeschockbehälter enthalten ist, mit einem Wärmetauscher dient. Am Auslass des Tauschers wird das Wasser im Behälter, der mit einem Wärmemittel versehen ist, aufgenommen, wobei ein permanenter Wärmeschock des Wassers bei einer Temperatur, die 109 °C erreichen kann, sichergestellt wird. Das Wasser, das den Wärmeschockbehälter verlässt, wird anschließend durch Austausch mit dem Wasser, das durch den Tauscher hereinkommt, abgekühlt, bevor es bei einer gewünschten Temperatur verteilt wird.
Dieser Behandlungskreis ermöglicht die Sicherstellung eines Energieverbrauchs, der denjenigen, der für die Erwärmung des Wassers mit Raumtemperatur auf die Verteilungstemperatur nötig ist, nicht überschreitet.
Unter Bezugnahme auf 1 (Abschnitt B) versorgt die Leitung 1 den Behälter B1 unter Druck (der zum Beispiel bis zu 10 bar betragen kann), indem der Kreislauf B11-B12 verwirklicht wird, wobei der Wasserkreislauf durch den Tauscher B3 erfolgt. Der Behälter B1 ermöglicht die Speicherung des vorge wärmten Wassers bei einer Temperatur von zum Beispiel 15 bis 65 °C, vorzugsweise ungefähr 35 °C. Das Volumen von B1 ermöglicht das bessere Steuern des Verfahrens.
Das aus dem Behälter B1 stammende Wasser trifft mit dem zweiten Behälter B2 zusammen, welcher Sitz des Wärmeschocks ist. Der Behälter B2 ist mit einem Heizmittel B4 versehen, dessen Leistung ausreicht, um seine Temperatur auf einen Wert, der 85 °C bis 109 °C betragen kann, zu erwärmen und dabei zu erhalten.
Das Wasser des Leistungsnetzes, das möglicherweise eine gesteuerte Zugabe von ungebundenem Chlor an der Einspeisungssonde 13 erfahren hat, erfährt eine Vorwärmung im Tauscher B3 nach dem Hydraulikkreis B11-B12, dann einen Wärmeschock im Behälter B2; danach wird es durch die Leitungen B21-B22 in den Tauscher B3 befördert, um seinen Wärmeexzess aufgrund des Wärmeschocks abzugeben, indem eine neue Menge an kaltem Wasser, das in den Behandlungskreislauf eintritt, vorgewärmt wird.
Das Wasser, das den Tauscher B3 verlässt (das heißt den Kreislauf B21-B22), läuft durch ein Mischventil V der Art mit „drei Wegen", was die Regulierung der Verteilungstemperatur des Warmwassers ermöglicht, das durch die Aufnahme eines Anteils an sehr heißem Wasser des Behälters B2 behandelt wurde, der durch den Temperaturregler T gesteuert wird. Diese Möglichkeit kann im Falle einer Behandlung von geringen Wassermengen auftreten.
Nach der Erfindung ist es möglich, einen oder mehrere Behälter B1 sowie einen oder mehrere Behälter B2 einzusetzen.
Erfindungsgemäß muss der Behälter B2 eine Verweilzeit des Wassers von mindestens einer halben Stunde ermöglichen. Daraus ergibt sich, dass die Anzahl an Behältern B1 und B2 und ihre Volumen- und Wärmekapazitäten in Abhängigkeit ihrer Bedürfnisse gewählt werden: der erforderliche Warmwasserverbrauch und die erforderliche Temperatur.
Bei der Vorrichtung zur Verwirklichung des Abschnitts (B) des Verfahrens nach der Erfindung können die Behälter B1 und B2 Gefäße aus gestrichenem Stahl sein. In dieser Vorrichtung kann der Wärmetauscher B3 zum Beispiel ein Tauscher mit Platten oder auch ein Tauscher mit Röhren und Kalander sein. Das Mischventil kann ein Dreiweg-Mischventil sein.
Die Anwesenheit des Behälters B1 ist grundlegend für das gute Funktionieren des Elektrowärmeschock-Verfahrens. Tatsächlich ist dieser Behälter der Sitz einer Vorentkalkung des Wassers durch Wärmeeinwirkung, die mit der Vorwärmung durch den Tauscher B3 erhalten wird.
Diese Entkalkung wird durch die Anwesenheit des kathodischen Schutzes C1 mittels aufgezwungenem Strom verstärkt. Tatsächlich verursacht der Kreislauf eines kontinuierlichen Stroms eine Erhöhung der Kinetik der chemischen Ablagerungsreaktionen, wobei die Elektrolyse ebenfalls den Aspekt des Kesselsteins ändert (pulverförmiger Kesselstein).
Die Entkalkung stellt zwei unterschiedliche Funktionen sicher:
Als Erstes weist das Wasser, das im Warmwasserleitungsnetz verteilt ist, keinen Kesselstein auf, was die Interventionen zur Wartung einschränkt.
Schließlich wird eine Nahrungsquelle für die Legionella unterdrückt. Tatsächlich ist bekannt, dass die Legionella ihre Nahrungselemente in Kalkablagerungen findet, welche ein Nest für das Wachstum der Legionella in diesem Element schaffen.
Andererseits ist jeder Behälter B oder B2 vorzugsweise im unteren Teil mit einem möglicherweise automatischen Vorklärventil (V1 auf B1, V2 auf B2) bereitgestellt, welches das Extrahieren des angesammelten Kalkes auf kontinuierliche Weise ermöglicht. Es sei bemerkt, dass das Verfahren nach der Erfindung jeweils die Abflussrichtung der Fluide bewahrt, wobei verhindert wird, dass das Warmwasserleitungsnetz durch Ablagerungen jeglicher Art, insbesondere von Kalk, verschmutzt wird.
Im Wasser des Leitungsnetzes, das durch den Wärmeschockvorgang nach der Erfindung behandelt werden soll, kann eine Zufuhr von Chlor in unterschiedlichen Formen durchgeführt werden, zum Beispiel in der Form von gasförmigem Chlor, in der Form von Flüssigkeit (zum Beispiel Chlorwasser) oder in fester Form (zum Beispiel Kaliumhypochlorit).
Auf bevorzugte Weise wird nach der Erfindung die Zufuhr von Chlor in das zu behandelnde Wasser durch Einspeisung einer Elektrolytlösung, die ungebundenes Chlor enthält, durchgeführt, wobei diese zum Beispiel durch die Verwirklichung eines Elektrolyseabschnitts (A) erzeugt wird, wie in der französischen Anmeldung, die von den Anmelderinnen unter der Nummer FR 00/00 598 am 18. Januar 2000 (= EP 1118586 / FR 280384 ) eingereicht wurde, beschrieben.
Der Elektrolyseabschnitt (A) ermöglicht das Erhalten einer Desinfektionslösung durch Elektrolyse, die für die Warmwasserspeicherung und -bereitung und Warmwasserverteilungskreise spezifisch ist. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, sind gewisse Vorteile der Verwirklichung des Abschnitts (A) insbesondere in den Charakteristiken der Elektrolytlösung und in der Möglichkeit der vollständigen Automatisierung des Betriebs zu finden, was eine permanente Desinfektion ohne Gefahr von sekundären verhängnisvollen Auswirkungen sicherstellt.
Genauer wird wie nachfolgend beschrieben vorgegangen.
Die Elektrolyse eines Elektrolyten wird mit Wasser und Salz (zum Beispiel Natriumchlorid) bei einer Konzentration, die 30 g/l nicht überschreitet, genauer unter 20 g/l liegt, sowie Chlorwasserstoffsäure in einer Menge, die zum Erreichen eines pH-Wertes, der zwischen ungefähr 4 und 5 liegt, geeignet ist, durchgeführt. Die durch die Elektrolyse des Elektrolyten erhaltene Lösung liefert durch die Elektrolyse ein Produkt, das ungebundenes Chlor zum Beispiel in einer Konzentration von 3 g/l enthält und einen im Wesentlichen neutralen pH-Wert aufweist, der für die Bildung des aktiven ungebundenen Chlors und die keimtötende Wirkung günstig ist.
Die Vorrichtung zur Verwirklichung dieses Abschnitts (A) umfasst ein Becken zur Bereitung eines Elektrolyten, eine Pumpe zur Einspeisung des Elektrolyten in einen Elektrolysereaktor, der eine Anode und eine Kathode enthält, eine Leitung zur Einspeisung der Elektrolyselösung in eine Wasserkanalisation, Mittel zum Messen der Menge an Wasser, das in dieser Kanalisation zirkuliert, Mittel zum Regeln der Intensität des Stroms zwischen der Anode und der Kathode und der Einspritzmenge des Elektrolyten.
Die Verwirklichung des Abschnitts (A) ermöglicht die permanente Einspeisung des ungebundenen Chlors in das Wasser, das zur Wärmung bestimmt ist, ohne dass sein pH-Wert, bei einer Chloridzuwachsrate, die nicht 10 mg/l überschreitet, modifiziert wird, was die Einrichtungen gegen Korrosion schützt.
Das in der Vorrichtung zur Verwirklichung des Abschnitts (A) benutzte Bereitungsbecken kann eine Sonde zum Messen des pH-Wertes der Elektrolytlösung umfassen und kann Mittel zur Regelung des pH-Wertes des Elektrolyten umfassen. Die Mittel zur Regulierung der Einspritzmenge und/oder der Intensität des Stroms können in Abhängigkeit der Menge des kalten Wassers in der Kanalisation wirken.
Die Elektrolytlösung kann Wasser, Natriumchlorid und Chlorwasserstoffsäure umfassen. Die Konzentration an Natriumchlorid soll 30 g/l nicht überschreiten; insbesondere kann sie geringer als 20 g/l sein. Die Konzentration an Chlorwasserstoffsäure kann derart eingestellt werden, dass der pH-Wert der Lösung zwischen ungefähr 4 und 5 stabilisiert ist.
Die in der Vorrichtung zur Verwirklichung des Abschnitts (A) benutzte Kathode kann aus Stahlstäben zusammengesetzt sein, die vertikal montiert sind und derart auf eine kreisförmige Platte geschweißt sind, dass die Anordnung eine zylindrische Geometrie verwirklicht. Die Anode kann aus einem metallischen Zylinder in der Mitte der Kathode, vorzugsweise aus ausgebreitetem Blech, zusammengesetzt sein. Der Zylinder kann mit Iridiumoxid und/oder Rutheniumoxid beschichtet sein. Die Kathoden- und Anodenanordnung kann eine Höhe von ungefähr 300 mm und einen Durchmesser von ungefähr 300 mm aufweisen.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 die Leitung zur Versorgung mit zu behandelndem Wasser. Ein Durchflussmesser 2, der auf der Leitung angeordnet ist, misst kontinuierlich die Wassermenge, um die Behandlung an das Wasservolumen anzupassen. Der Durchflussmesser ist zum Beispiel ein Impulszähler, der die Messungen von Mengen bis zu 15 m³/h ermöglicht. Vorzugsweise ermöglicht der Durchflussmesser die Messung der Menge im Bereich von 0,1 bis 15 m³/h.
Die Vorrichtung zur Verwirklichung des Abschnitts (A) umfasst ein Speicherungs- und Bereitungsbecken 3 für die Elektrolytlösung. Die Elektrolytlösung besteht aus destilliertem Wasser, Natriumchlorid und Chlorwasserstoffsäure. Die Salzkonzentration der Lösung liegt zwischen 20 und 30 g/l. Die an Chlorwasserstoffsäure hinzugefügte Menge ist derart, dass sie die Stabilisierung des pH-Wertes der im Becken 3 bereiteten Lösung auf zwischen ungefähr 4 und 5 ermöglicht. Vorzugsweise weist die Elektrolytlösung einen pH-Wert von ungefähr 5 auf und eine Natriumchloridkonzentration von ungefähr 30 g/l.
Das Speicherungsbecken 3 der Elektrolytlösung kann mit einer Sonde 4 zur Erfassung des niedrigen Elektrolytniveaus versehen sein, die im Falle eines Mangels an Produkt einen Alarm auslöst.
Eine Einspritz- und Speisepumpe 5 überträgt die Elektrolytlösung auf eine variable Menge, die im Allgemeinen bis zu ungefähr 10 l/h im Elektrolysereaktor (oder Elektrolyseapparat) 6 beträgt. Vorzugsweise ist diese Pumpe der Art „Dosierpumpe" und liefert eine Menge, die von 500 ml/h bis 10 l/h reichen kann. Die Aufnahme der Elektrolytlösung erfolgt vorzugsweise im unteren Teil des Elektrolyseapparats. Die Menge der Pumpe wird im Allgemeinen in Abhängigkeit der Menge des Wassers in der Kanalisation geregelt.
Der Elektrolysereaktor 6 besteht aus einer Kammer, die eine Anode 7 und eine Kathode 8 enthält, welche mit einem Generator 9 mit einem Strom von variabler Intensität, der 140 Ampere unter 12 Volt erreichen kann, verbunden sind. Der Elektrolysereaktor 6 ist mit einer doppelten Umhüllung 10 ausgestattet, in der eine Kühlflüssigkeit, zum Beispiel Wasser, zirkuliert, welche die Erhaltung des Reaktionsmediums bei einer Temperatur unter 30 °C ermöglicht. Vorzugsweise ist die Umhüllung des Elektrolysereaktors aus Polypropylen und weist eine zylindrische Form auf.
2A stellt eine Kathode 8 dar, die aus einer Anordnung von Stäben 11 aus rostfreiem Stahl zusammengesetzt ist. Diese Stäbe sind vertikal angeordnet und auf eine kreisförmige Platte aus rostfreiem Stahl geschweißt, sodass die Anordnung eine zylindrische Geometrie für die Kathode verwirklicht. Die Anode 7, wie sie durch 2B dargestellt ist, weist die Form eines Zylinders aus Titan auf, der mit Iridium- und Ruthenium-Mischoxid beschichtet ist, und in der Mitte des Gehäuses platziert, das durch die Kathode 8 und den elektrolytischen Reaktor 10 gebildet ist. Eine derartige Einteilung begünstigt die elektrochemische Reaktion, die durch die Anode und die Kathode erzeugt wird. Insbeson dere werden die Bewegungen der Flüssigkeiten, welche für die Reaktion günstig sind, dank der jeweiligen Formen der Anode/Kathode ermöglicht.
Die für den elektrolytischen Reaktor 6 (Anode und Kathode) benutzten Elektroden können bei einer Stromdichte von bis zu 500 A/m² funktionieren. Vorzugsweise werden die Elektroden Stromdichten unterzogen, die zwischen 100 und 500 A/m² variieren. Die Elektroden 7 und 8 sind mit einem Generator 9 von kontinuierlichem Strom, der stabilisiert und gefiltert ist, verbunden, wobei dieser eine Stromintensität bereitstellt, die zwischen 4 und 140 A reguliert und gesteuert werden kann.
Die Hauptregulierungsparameter in Abschnitt (A) des Verfahrens der Erfindung sind die Variation der Einspritzmenge der Lösung mit ungebundenem Chlor in Abhängigkeit der Zulaufmenge von kaltem Wasser und die Variation der Stromintensität in Abhängigkeit der Variation der Einspritzmenge.
Die Lösung, welche eine elektrochemische Umwandlung inmitten des Elektrolyseapparats 6 erfuhr, wird mittels einer Leitung 12 in das Speiseleitungsnetz von kaltem Wasser eingespeist, deren Öffnung vorzugsweise von der elektrolytischen Einspeisung entfernt ist und im oberen Teil des Elektrolyseapparates 6 befindlich ist. Die Leitung 12 mündet durch eine Einspritzsonde 13, die mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, das ein Rohr aus Polypropylen sein kann, welches mit einem Rückschlagventil in Form einer auf einer Feder montierten Kugel ausgestattet ist, in die Leitung 1 ein.
Die sogenannte Elektrolytlösung, die in den Elektrolyseapparat 6 eingeleitet wurde, die einem Durchgang an kontinuierlichem Strom durch angemessene Elektroden unterzogen wird, wird zum Sitz der nachfolgenden Reaktionen:
Das ungebundene Chlor besteht im Wesentlichen aus HClO und ClO^–. Die keimtötende Wirkung ist dann am höchsten, wenn das Chlor in der Form von HClO vorliegt, das somit als aktives ungebundenes Chlor bezeichnet wird. Bei alkalinen pH-Werten begünstigt das Gleichgewicht ClO^–, wohingegen bei neutralen oder säurehaltigen pH-Werten das Gleichgewicht HClO begünstigt.
Besonders die Verwirklichung des Abschnitts (A) des Verfahrens der Erfindung ermöglicht das Erhalten, nach der Elektrolyse, durch die anfängliche Einstellung des anfänglichen pH-Wertes auf ungefähr 5 im Becken 3 der Elektrolytlösung durch die Zugabe von Chlorwasserstoffsäure, einer Flüssigkeit, die ungebundenes Chlor mit einem pH-Wert nahe bei 7 enthält. Somit befindet sich das ungebundene Chlor bei über 60 % in der Form von aktivem ungebundenem Chlor im Gegensatz zu klassischen Verfahren, welche alkalische Lösungen benutzen, deren pH-Wert bestens 8 entspricht, einem Wert, für den das ungebundene Chlor nur 20 % in Form von aktivem ungebundenem Chlor vorliegt. 3 zeigt Verteilungskurven (in spezifischem Prozentsatz auf der Ordinate) von HClO und ClO^– in Abhängigkeit des pH-Wertes auf der Abszisse. Beim pH-Wert 7 liegen ungefähr 70 % HClO vor.
Gemäß der Erfindung und dank einer angepassten Regulierung der Stromintensität und der Einspritzmenge in Abhängigkeit der Zulaufmenge der Warmwasserspeicherungs- und -bereitungseinrichtungen, überschreitet die Zunahme an Chloriden im Wasser in keinem Fall 10 mg/l, nach der Benutzung einer Elektrolytlösung mit einer anfänglichen Konzentration an Chlorid von nicht mehr als 30 g/l, insbesondere weniger als 20 g/l. Diese Betriebsbedingungen schützen vor Korrosionsgefahr, die bei der Einspritzung von ungebundenem Chlor bekannt ist.
4 zeigt ein Beispiel der Regulierung der Stromintensität des Generators 9 (I in Ampere auf der Ordinate) in Abhängigkeit der Zulaufmenge von kaltem Wasser (D in m³/h auf der Abszisse).
Die Flüssigkeit, die den elektrolytischen Reaktor 6 verlässt, enthält im Allgemeinen 2 bis 4 g/l ungebundenes Chlor nach der Stromintensität und der Einspritzmenge.
In einer bevorzugten Version der Erfindung wird die Flüssigkeit, welche den elektrolytischen Reaktor 6 verlässt, derart behandelt, dass ihr eine Konzentra tion an ungebundenem Chlor verliehen wird, die 2,5 bis 3 g/l beträgt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Einspritzmenge der Desinfektionsflüssigkeit und der Bekämpfung von Legionellose in Abhängigkeit der Menge an kaltem Wasser reguliert, das zu den Einrichtungen zur Warmwasserspeicherung und -bereitung zuläuft, damit eine Konzentration an an ungebundenem Chlor desinfiziertem kaltem Wasser erhalten wird, die 2 bis 3,5 mg/l beträgt und nach seiner Erwärmung und Verteilung eine Konzentration an ungebundenem Chlor von 1 bis 3 mg/l beträgt, ohne 3 mg/l zu überschreiten, damit die Bildung von Trihalomethanen verhindert wird.
Vorzugsweise wird die Einspritzmenge der Desinfektionsflüssigkeit derart reguliert, dass das kalte Wasser 1,5 bis 2,5 mg/l ungebundenes Chlor und 1 bis 2 mg/l ungebundenes Chlor nach seiner Erwärmung und seiner Verteilung, ohne Rücksicht auf den Speicherungsverbleib, aufweist. Diese Konzentrationsbereiche sind gemäß DGS-Rundschreiben Nr. 97/311 vom 24. April 1997 hinsichtlich der Beobachtung und Verhinderung von Legionellose festgelegt.
Nach einer bestimmten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ermöglicht die Verwirklichung eines Schrittes (C) den kathodischen Schutz gegen die Korrosion der Behälter B1 und B2 durch aufgezwungenen Strom. Des Weiteren ermöglicht sie eine permanente elektrolytische Erzeugung des ungebundenen Chlors inmitten der Behälter durch die Elektrolyse der Rest-Chloride (10 mg/l) nach den bereits beschriebenen Reaktionen, um die Dismutationswirkung des ungebundenen Chlors, die durch die erhöhten Temperaturen begünstigt ist, auszugleichen.
Die benutzte Vorrichtung umfasst für jeden Behälter B1 und B2 eine Elektrolysezelle, umfassend eine Anode, zum Beispiel aus einem Titanstab, der mit Iridium- und Ruthenium-Mischoxid beschichtet ist, die auf jedem der Behälter B1 und B2 montiert ist, um eine perfekte Isolierung zwischen den Behältern und der Anode sicherzustellen. Des Weiteren umfasst jede Elektrolysezelle einen Stromgenerator mit einer Intensität und einem gesteuerten Potenzial (Gleichrichter), der einen kontinuierlichen, stabilisierten und gefilterten Strom bereitstellen kann.
In 1 dienen die Wände der Behälter B1 und B2 als Kathoden und die Anoden C1 und C2 sind mit den Generatoren C3 und C4 verbunden.
Für jeden Behälter B1 und B2 ist die Elektrolysevorrichtung des Schrittes (C) der Sitz einer Stromdichte, die das Aufrechterhalten der Wasserkonzentration an ungebundenem Chlor und das Ausgleichen der Dismutationsreaktionen von ungebundenem Chlor bei erhöhten Temperaturen ermöglicht: 2HClO → Cl^– + HClO₂ + H⁺
Die Vorrichtung (C) ist in der französischen Anmeldung FR-A-2 776 370 beschrieben.
Nach der Erfindung kann, wie in der vorhergehenden Beschreibung angegeben, nur Abschnitt (B) mit permanentem Wärmeschock des Wassers betrieben werden, welcher eine Desinfektion und Sterilisation des Wassers erzeugt.
Vorsorglich und zur Abtötung von Krankheitskeimen kann nur die kontinuierliche Zugabe von ungebundenem Chlor verwirklicht werden, das durch die Elektrolyse im Wasser erzeugt wird. Dies ist in der französischen Anmeldung, die von den Anmelderinnen unter der Nummer FR 00/00 598 am 18. Januar 2000 (= EP 1118586 / FR 280384 ) eingereicht wurde, beschrieben und wird darin beansprucht.
Außerdem kann die Vorrichtung (B) nach der Erfindung zum Wärmeschock für einen gelegentlichen Krankheitskeime abtötenden Wärmeschock durch Einwirkung auf das Mischventil V und die Beibehaltung der Temperatur des verteilten Wassers bei 70 °C mindestens im gesamten Verteilungskreis gemäß DGS-Rundschreiben Nr. 97/311 vom 24. April 1997 benutzt werden.
Gleichermaßen kann die Produktionsweise des ungebundenen Chlors des Abschnitts (A) benutzt werden, um einen gelegentlichen Krankheitskeime abtötenden Wasserchlorschock zu betätigen, indem die Menge der Elektrolyselösung modifiziert wird und die Konzentration an ungebundenem Chlor im Wasser auf einem Wert von 12 mg/l gemäß DGS-Rundschreiben Nr. 97/311 vom 24. April 1997 beibehalten wird.
Die Gesamtheit der Komponenten des Verfahrens nach der Erfindung ist für einen Betrieb unter Drücken konzipiert, die 10 bar erreichen können.
Der Betrieb der Vorrichtung, die Aufgabe der Erfindung ist, wird durch elektronische Mittel geleitet (14 in 1), umfassend eine Magnetkarte, welche die Steuerung und Regulierung der Gesamtheit des Systems ermöglicht, indem auf die Regulierung des Elektrolysestroms der Vorrichtung (A) unter Berücksichtigung des Wertes der Menge an kaltem Wasser, das mittels des Durchflussmessers 2 gemessen wird (wobei die Messung durch Pfeil 15 symbolisiert ist), gewirkt wird. Die Zulaufmenge, die durch Pumpe 5 bereitgestellt wird, die Verteilungstemperatur des Wassers, sowie der Strom, der in die Vorrichtung (C) eingespeist wird, können ebenfalls gesteuert werden.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach der Erfindung zugleich zur Bekämpfung von Legionella und zur Warmwasserverteilung ohne Einschränkung der Menge (selbstverständlich mit Ausnahme der Tatsache der anfänglichen Bemessung der Einrichtung) ausgeführt ist. Keine die Menge begrenzende oder steuernde Vorrichtung ist zum guten Funktionieren des Verfahrens erforderlich.

Claims

Kontinuierliches Desinfektionsverfahren gegen Legionellose in Einrichtungen zur Warmwasserspeicherung und -bereitung und/oder in Warmwasserverteilungskreisen, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Abschnitt (B) umfasst, in dem: – das Wasser aus dem Leitungsnetz in einem Aufnahmebehälter aufgenommen wird, der als Zwischenspeicher dient, und nach einem Vorwärmen des Wassers aus dem Leitungsnetz durch Wärmeaustausch mit dem Wasser, das in einem Behälter enthalten ist, der mit Heizmitteln versehen ist, die einen permanenten Wärmeschock des Wassers bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 85 °C bis 109 °C sicherstellen, mittels eines Wärmetauschers – das vorgewärmte Wasser in dem Wärmeschockbehälter aufgenommen wird; – mindestens ein Teil des Wassers, das den Wärmeschockbehälter verlässt, durch Wärmeaustausch mit dem hereinkommenden Wasser im Wärmetauscher abgekühlt wird; – die Verteilungstemperatur durch Mischen dieses abgekühlten Wassers mit dem anderen Teil des Wassers, der aus dem Wärmeschockbehälter kommt und folglich nicht abgekühlt worden ist, reguliert wird; und – das Wasser mit der gewünschten Temperatur verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aus dem Leitungsnetz in dem Aufnahmebehälter unter einem Druck, der bis zu 10 bar erreichen kann, aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgewärmte Wasser mindestens 30 Minuten lang in dem Wärmeschockbehälter bleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein gelegentlicher Krankheitskeime abtötender Wärmeschock durch Regulieren der Verteilungstemperatur des warmen Wassers durch Aufnehmen einen Anteils sehr heißen Wassers aus dem Wärmeschockbe hälter in das zu verteilende Wasser bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Abschnitt (A) umfasst, in dem kontinuierlich eine Elektrolytlösung erzeugt wird, die ungebundenes Chlor enthält, und in das mittels Wärmeschock zu behandelnde Wasser eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, durch Automatisierung und elektronische Steuerung der Betriebsparameter, am Auslass der Wasserhähne ein Warmwasser mit einer Konzentration an ungebundenem Chlor erhalten wird, die 3 mg/l nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Automatisierung und elektronische Steuerung der Betriebsparameter sichergestellt wird, dass die Zuwachsrate bei den Chloriden im Wasser 10 mg/l nicht übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein gelegentlicher Krankheitskeime abtötender Chlor-Schock des Wasser durch Modifizieren des Volumenstroms der Elektrolytlösung und Aufrechterhalten der Konzentration an ungebundenem Chlor im Wasser auf einem Wert von 12 mg/l, gemäß DGS-Rundschreiben Nr. 97/311 vom 24. April 1997, bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Abschnitt (C) aufweist, in dem ein kathodischer Korrosionsschutz der Behälter durch einen aufgezwungenen Strom und die ständige Erzeugung von ungebundenem Chlor aus den Rest-Chloriden verwirklicht wird.
Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das sie im Abschnitt (B) umfasst: – mindestens einen Wasseraufnahmebehälter B1, – einen Wärmeschockbehälter B2, der für die Verwirklichung eines Wärmeschocks des Wassers bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 85 °C bis 109 °C während mindestens 30 Minuten ausgelegt ist und mit Mitteln B4 zum Hervorrufen des energetischen Schocks für den Wärmeschock und die Erwärmung, um die Temperatur des Wassers auf einem Wert im Bereich zwischen 85 und 109 °C zu halten, ausgestattet ist, – Mittel (B3) zum Wärmeaustausch zwischen dem Wasser aus dem Leitungsnetz und einem Teil des Wassers, das aus dem Wärmeschockbehälter kommt (B21), wobei Mittel zum Einleiten dieses vorgewärmten Wassers in (B1) vorgesehen sind, – ein Regulier- und Mischventil V zwischen dem abgekühlten Wasser (B22) und einem anderen Teil des Wassers, das aus dem Wärmeschockbehälter kommt; wobei das Ventil V durch Mittel T zum Steuern der Wasserverteilungstemperatur gesteuert wird, – Mittel zum Messen der Temperatur des Wärmeschocks im Behälter B2.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Behälter B1 für die Speicherung des zu behandelnden Wassers ausgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der der Wärmetauscher B3 dafür ausgelegt ist, ein Abkühlen des Wassers, das den Wärmeschock erfahren hat, mit kaltem Wasser, das in das Verfahren eintritt, durchzuführen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der das Mischventil ein Dreiwegeventil ist, das das Einströmen von sehr heißem Wasser aus dem Behälter B2 ermöglicht, um die Warmwasserverteilungstemperatur zu regulieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13 für die Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Abschnitt (C) mindestens eine Anode C1 bzw. C2 für jeden Behälter B1 und B2, einen Stromgenerator C3 oder C4, Mittel zum Steuern des elektrischen Stroms, der durch den Generator C2 oder C4 eingespeist wird, umfasst.